南车社区综合楼设计毕业论文
2020-04-08 13:19:38
摘 要
此计算书是针对武汉理工大学土木工程与建筑学院土木工程专业2014级毕业设计“南车社区综合楼”所做的书面成果。
本计算书首先对结构的基本概况进行介绍，然后对一榀框架进行结构计算，包括结构侧移刚度计算，恒荷载作用下的内力计算，活载作用下的内力计算，风荷载作用下的内力计算，水平地震荷载作用下的内力计算，然后进行荷载内力组合，根据组合内力进行框架梁、板、柱的配筋计算，在本次计算过程中，充分将本科期间所学的《结构力学》、《混凝土结构设计》、《高层建筑结构设计》、《建筑抗震设计原理》、《土力学》、《基础工程》、《砌体结构》等课程运用于实践，使自己对所学知识有了一个更加充分的认识，在计算过程中对于相关结构设计规范也有了更深刻的认识。
关键词：土木工程；毕业设计；钢筋混凝土框架结构；建筑设计；结构设计
Abstract
This statement is in Wuhan University of Technology Institute of civil engineering and architecture, civil engineering professional 2014 class graduation design "Nanche community complex building design" written works.
This account for the first introduces the basic situation of the structure, and then choose a framework for the structure calculation, including structural lateral stiffness calculation, to calculate the internal force under constant load and under live load, internal force calculation of wind load, internal force calculation to calculate the internal force under horizontal seismic load and internal force calculation of load combination, according to the combination of internal force of frame beam, slab, column reinforcement calculation, in the process of the calculation, I fully made the course of 《structural mechanics》, 《design of concrete structures》, 《the high-rise building structure design》, 《the building seismic design principle》, 《soil mechanics》, 《foundation engineering》, 《masonry structure》and so on, used in practice, make myself has a more adequate understanding of the knowledge, in the process of calculation for the related structure design specification also had a more profound understanding.
Key Word: civil engineering；Graduation design；reinforced concrete frame structure；Architectural design；Structure design
目录
摘 要 1
Abstract 2
绪 论 6
第1章 设计资料 7
1.1 工程名称 7
1.2 工程概况 7
1.3 建筑等级 7
1.4 设计荷载 7
1.5 抗震设防 7
1.6 气象资料 7
1.7 地质资料 7
1.8 材料选用 8
第2章 结构选型 9
2.1 柱网布置 9
2.2 框架结构承重方案的选择 9
2.3 计算单元选取 9
2.4 梁、柱截面尺寸的初步估计 12
2.4.1 梁截面初选（⑥轴） 12
2.4.2 柱截面初选（⑥轴） 13
第3章 侧移刚度的计算 14
3.1 梁线刚度ib的计算（I=2I0) 14
3.2 柱线刚度ic的计算(I=I0) 14
3.3 相对线刚度计算 14
第4章 恒荷载作用下内力计算 16
4.1 恒荷载标准值计算 16
4.2 恒载作用下框架的所受荷载 17
4.2.1框架梁的恒载 19
4.2.2柱纵向集中恒荷载计算 22
4.3 恒载作用下框架的内力计算 24
第5章 活荷载标准值计算 32
5.1活荷载标准值 32
5.2活载作用下框架所受荷载 32
5.2.1屋面与楼面活载 32
5.2.2柱的集中力 35
5.3 活载作用下框架的内力计算 37
第6章 风荷载作用 42
6.1 风荷载标准值 42
6.2 侧移刚度D 44
6.3 风荷载作用下框架侧移计算 45
6.4 框架柱的剪力分配计算 46
6.5 框架柱反弯点高度的计算 46
6.6 框架柱端的剪力、弯矩及梁端的弯矩的计算 47
第7章 水平地震荷载作用 52
7.1 重力荷载代表值的计算 52
7.1.1顶层重力荷载代表值 52
7.1.2三~五层重力荷载代表值 52
7.1.3二层重力荷载代表值 52
7.1.4底层重力荷载代表值 53
7.2 水平地震作用力的计算（基底剪力法） 53
7.3 水平地震作用下框架的侧移验算 56
7.4 水平地震作用下框架内力计算（D值法） 56
第8章 荷载和内力组合 59
8.1 梁的内力组合 62
8.1.1梁的内力组合计算 62
8.1.2框架梁组合的剪力设计值 69
8.2 柱的内力组合表 70
8.2.1 柱的内力组合计算 70
第9章 框架梁、柱配筋 77
9.1 框架横梁配筋 77
9.2 框架柱配筋 81
第10章 板的配筋 90
10.1 双向板计算 90
10.1.1 荷载设计值 90
10.1.2 内力计算 91
第11章 楼梯设计 95
11.1示意图： 95
11.2基本资料： 95
11.3计算过程： 96
11.4计算结果： 96
11.5跨中挠度计算: 97
11.6裂缝宽度验算: 98
第12章 基础设计 100
12.1 地基基础设计等级 100
12.1设计依据 100
12.2示意图 100
12.3计算信息 100
12.4计算参数 101
12.5计算作用在基础底部弯矩值 101
12.6验算地基承载力 101
12.7基础冲切验算 102
12.8基础受剪承载力验算 104
12.9柱下基础的局部受压验算 104
12.10基础受弯计算 104
12.11计算配筋 104
结束语 106
参考文献 107
致谢 108
绪 论
土木工程学科具有很强的实践性，在本次毕业设计过程中通过运用大学期间所学的《房屋建筑学》、《结构力学》、《混凝土结构设计》、《建筑抗震设计原理》、《高层建筑结构》等专业课程的基础知识，通过在毕业设计过程中的运用，把大学期间所学专业知识进行一个总结和归纳，使我们归于建筑的设计有一个较为全面的认识掌握，能够充分运用所学知识进行建筑结构设计，为日后参加工作打下扎实的基础。
本次毕业设计的题目是南车社区综合楼楼设计，本综合楼设计充分考虑安全、经济、适用三要素；建筑设计注意与周围环境的协调，功能区组合合理；充分考虑到节能、节水、节地、节材、保护环境，以实践和观察为出发点，对交通、采光等进行分析研究。先进行建筑方案设计和建筑施工图设计。完成建筑部分的合理设计之后，选取其中主要的建筑进行结构的设计，按建设单位要求和设计标准、规范，运用PKPM计算软件进行整体结构计算；运用Tssd结构绘图及计算工具绘制全套结构施工图和结构构件计算；选取有代表性的一榀框架分别运用弯矩分配法、分层法、D值法、底部剪力法计算该框架在竖向荷载、水平荷载、地震作用下的内力并进行内力组合和框架配筋设计；对楼梯、基础、有代表性的板进行设计计算。尤其是要考虑抗震规范的要求，进行结构设计计算。
第1章 设计资料
1.1 工程名称
南车社区综合楼楼
1.2 工程概况
建筑总高度为23.5m，共5层，首层层高为5m，其余各层层高为3.6m。室内外高差为250mm，底层室内设计标高为±0.000。建筑总面积为5350m2。
1.3 建筑等级
建筑物的耐久等级为二级，耐火等级为一级，防水等级为二级。
1.4 设计荷载
基本风压：0.35KN/m2，采用50年一遇的风压值 ,地面粗糙度为B类。
基本雪压：0.55KN/m2， 采用50年一遇的雪压值。
1.5 抗震设防
本工程建筑抗震设防类别为乙类,抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，场地土类型为中软场地土,建筑场地类别为
类,建筑的设计特征周期为0.25s。框架抗震等级为三级。
1.6 气象资料
（1）主导风向：夏季：东南风；冬季：东北风。
（2）风速：冬季平均2.8m/s，夏季平均2.56m/s，最大风速22.6m/s。
（3）气温：最热月平均温度29.3oC，最冷月平均温度为1oC，极端最高。
（4）温度为38.6 oC，极端最低温度为－17.4 oC。
（5）相对湿度：最热月平均75％，最冷月平均73％。
（6）降水：平均年降雨量1228.6mm，最大暴雨强度50mm/h，最大降雨量312.6mm，最大积雪深度360mm。
1.7 地质资料
本工程建筑场地划分为I1类，工程建筑场地土层至上而下分述为：素填土：以粘土组成，夹中压缩性土，厚度0.3~1.8m，承载力特征值fak=110kPa；粉质粘土：半干湿，密实，可塑，厚度1.8~15.3m，承载力特征值fak=300kPa。施工时应该做好防排水，回填时采用不透水材料分层夯实。
1.8 材料选用
（1）混凝土：梁、板采用C35，柱、基础均为C40
（2）墙体： 墙体采用200mm厚加气混凝土砌块
（3）钢筋: 柱、梁纵筋:HRB400级（Ⅲ级）
板钢筋：HRB400级（Ⅲ级）
箍筋：HPB300级（Ⅰ级）
基础钢筋：HRB400级（Ⅲ级）
第2章 结构选型
采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。屋面,楼面均采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖,屋面板厚为120mm,楼面板厚为100mm。楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯。
2.1 柱网布置
本综合楼标准层柱网布置如图2.1所示：
2.2 框架结构承重方案的选择
竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。
2.3 计算单元选取
框架结构的计算单元如图2.2所示，取⑥轴上的一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故框架梁长度等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至一层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差，定为-1.5m，二层楼面标高为5m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面，故均为3.6m，计算单元立面示意图如图2.3所示。
图2.1 柱网布置图
图2.2 计算单元选取简图
图2.3 计算单元立面示意图
2.4 梁、柱截面尺寸的初步估计
2.4.1 梁截面初选（⑥轴）
主梁：AC跨 L=7200mm
h=(1/10~1/15)L=720mm~480mm,取h=600mm; b=200mm
CE跨 L=7200mm
h=(1/10~1/15)L=720mm~480mm,取h=600mm; b=200mm
EH跨 L=7200mm
h=(1/10~1/15)L=720mm~480mm,取h=600mm; b=200mm
④～⑥轴 L=7000mm
h=(1/10~1/15)L=700mm~467mm,取h=600mm; b=200mm
⑥～⑧轴 L=7000mm
h=(1/10~1/15)L=700mm~467mm,取h=600mm; b=200mm
次梁: ④～⑥轴 L=7000mm
h=(1/12~1/18)L=583mm~389mm,取h=400mm; b=200mm
⑥～⑧轴 L=7000mm
h=(1/12~1/18)L=583mm~389mm,取h=400mm; b=200mm
2.4.2 柱截面初选（⑥轴）
框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算： 
为简便计算，简化为：
式中：
--混凝土轴心抗压强度设计值，底层柱采用C40混凝土，故
N—上面五层楼面传下来的荷载，
n--验算截面以上的楼层层数。
q--取单位建筑面积上重力荷载代表值
则H轴柱：
N=nA1·q=5×7×5.6×15=2×940KN
A=2940×103/19.1=153926mm2 √A=392mm
取柱为500mm×500mm
E轴柱：
N=nA2·q=5×7.2×7×15=3780KN
A=3780×103/19.1=197960mm2 √A=445mm
取柱为500mm×500mm
C轴柱：
N=nA2·q=5×7.2×7×15=3780KN
A=3780×103/19.1=197960mm2 √A=445mm
取柱为500mm×500mm
A轴柱：
N=nA3·q=5×7×3.6×15=1890KN
A=1890×103/19.1=98952mm2 √A=314mm
取柱尺寸为400mm×400mm
第3章 侧移刚度的计算
说明：（1）梁计算长度为支座中心线的距离；
（2）考虑板对梁刚度的影响，中框架梁取2.0
，边框架梁取1.5；
（3）柱的计算长度：底层取1.0H；其余各层为1.25H。
3.1 梁线刚度ib的计算（I=2I0)
表3.1 梁线刚度
